[发明专利]波浪发电单元、其使用以及产生电能的方法

说明书

技术领域

本发明在第一个方面涉及一种波浪发电单元，该波浪发电单元具有至少一个浮体、水下站以及使所述至少一个浮体与水下站连接的至少一个柔性连接装置，该水下站包括具有定子和移动部分的发电机。

在本发明的第二个方面，其涉及波浪发电单元的使用，并且在第三个方面其涉及通过水下站产生电能的方法，该站包括发电机，使该站锚固到海底，提供至少一个浮体以在海面上漂浮并且通过至少一个柔性连接装置将至少一个浮体连接到水下站。

在本申请中术语“径向”、“轴向”、“横向”等表示由转换器的中心的往复移动限定的轴线（即，如果没有清楚地另外指定的话，则是指中心轴线）的方向。术语“上”和“下”表示竖直方向并且涉及当波浪发电单元在操作中时所述的部件的定位。

柔性连接装置是指该装置是可弯曲的，诸如链条、绳索、缆线（wire）、缆线等。不是必须地指其沿着纵向方向是柔性的。在下面的描述中出于简单的原因术语“缆线”将被频繁地使用，但是应该理解的是该术语表示适于用在此情况中的任何柔性连接装置。

背景技术

海水中以及大的内陆湖中的波浪运动构成了迄今极少被利用的潜在的能量源。然而，已经提出了多种建议以使用海水的竖直移动在发电机中产生电能。由于海表面上的点做的是往复竖直移动，因此适当的是利用线性发电机来产生电能。

WO 03/058055公开了这样一种波浪发电单元，其中发电机的移动部分（即与旋转发电机中的转子相对应的部分，并且在本申请中称作转换器）相对于发电机的定子往复运动。在该公开中定子被锚固在海床中。转换器是通过柔性连接装置（诸如缆线、缆线或链条）连接到漂浮在海上的本体。然而，本发明不限于波浪发电单元，其中发电机是线性发电机，但是也应用到传统的旋转发电机。WO/058054中公开了具有旋转发电机的波浪发电单元。

浮体通过缆线连接到发电机的移动部分（即，线性发电机的转换器或者旋转发电机的转子）。当浮体上下移动时，缆线作出同样的动作并且将力传送到发电机的移动部分以使其往复运动或者旋转。在这样的操作下，缆线将交替地经受张力与零作用力。零作用力主要地发生在往复运动结束时，但是也可能在运动的过程中发生。当缆线被卸载时，其可能松弛。此后当缆线的任一端处的作用力开始拉伸缆线时，首先发生快速加速直到缆线被拉紧并且开始接纳该作用力。结果是在该加速结束时缆线几乎立即地从未加载状态改变为经受非常高的载荷，所述载荷通过突然阻滞时的动态效应放大。这对缆线是有害的并且带来使其损坏的风险。

在将浮体连接到后面将要描述的水下站的固定部分的缆线中可能存在类似的问题。

发明内容

本发明的目的是克服该问题，并且因此消除或者至少减小将浮体连接到水下站的缆线的损坏的风险。

根据本发明的第一个方面解决了该问题，其中介绍地指定的该类的波浪发电单元包括以下特定的特征，柔性连接装置（例如缆线）设有至少一个减振器，所述减振器布置为吸收缆线中的张力。

当缆线从未加载状态改变为加载状态时，由此产生的高动力将被减振器吸收，以使得这些过多的力不会直接地作用在缆线上。减震器建立了一定的阻滞距离，在此期间过多的作用力被吸收。在这个过程结束时，该作用力已经减小到正常水平，即，当浮体向上拉动转换器时或者当转换器向下拉动浮体时发生的作用力。该减振其由此逐渐地被释放。因此，减振器的弹性特征处于这样的数值下，其几乎不受那些正常力的影响但是在那些过多的动力下被致动。

因此具有此减振器的本发明的波浪发电单元减小了缆线损坏的风险并且增加了缆线的使用寿命。

根据一个优选实施例，减振器设置在将浮体连接到发电机的移动部分的柔性连接装置处。

在将浮体连接到水下站的那些缆线中，这个是最重要的一个，并且最多地经受到上述的过多的力。当减振器正好设置在此缆线处时，本发明便因此具有特别的重要性。

根据另一个优选实施例，该发电机是线性发电机并且移动部分是线性地往复运动的转换器。

线性发电机不需要将浮体的移动转换为旋转运动，并且因此通常是所讨论的这种类型的波浪发电单元的最佳替代。为此原因，对于这类发电机来说本发明具有特别的益处。对于线性发电机来说，在转换器的端部位置处松弛与过多力的问题也比旋转发电机更为加重。因此对于线性发电机来说减振的需要更为强烈。

根据另一个优选实施例，减振器设置在柔性连接装置处，形成将浮体连接到水下站的固定部分的安全装置。